壓力管道缺陷產(chǎn)生原因及無損檢測(cè)

申素鵬

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，山西太原 030032）

作為工業(yè)界重要的運(yùn)輸設(shè)備，壓力管道承擔(dān)著運(yùn)送高危液體的重要任務(wù)。在液體運(yùn)送過程中，要盡可能確保壓力管道的完好，以免液體泄漏造成環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失，因此對(duì)壓力管道中的缺陷要引起充分的重視。壓力管道形成缺陷的有多種可能性，相關(guān)工作人員要從材料選用、管道焊接架設(shè)、后期維護(hù)三個(gè)流程對(duì)壓力管道進(jìn)行無損檢測(cè)，確保壓力管道在特種作業(yè)環(huán)境下經(jīng)久耐用。要確保安全生產(chǎn)的進(jìn)行，就必須通過相應(yīng)的無損檢測(cè)方式對(duì)壓力管道的缺陷產(chǎn)生方式進(jìn)行分析。

1 常見壓力管道缺陷

1.1 焊接產(chǎn)生的缺陷

由于壓力管道大多數(shù)是金屬，且管道整體長(zhǎng)度較長(zhǎng)，必須采用焊接的技術(shù)進(jìn)行連接。由于在具體焊接的過程中，焊接人員的技術(shù)因素導(dǎo)致焊接質(zhì)量不符合要求，存在隱性的裂縫或焊接壁過薄等情況，再加之高壓管道中的介質(zhì)擁有極大的壓強(qiáng)，從而導(dǎo)致實(shí)際使用過程中介質(zhì)產(chǎn)生泄漏[1]。

1.2 超過管道材料壽命極限產(chǎn)生的缺陷

由于管道的材料承本身壽命具有極限性，再加之作為特種運(yùn)輸設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高溫或高壓等極限狀況下，導(dǎo)致其管道壽命提前達(dá)到極限，從而引起缺陷的產(chǎn)生。因壽命極限產(chǎn)生的缺陷會(huì)導(dǎo)致管道產(chǎn)生裂紋，如果不及時(shí)檢測(cè)，裂紋會(huì)隨著壓力的作用擴(kuò)大，最終產(chǎn)生破損甚至孔洞出現(xiàn)。影響管道壽命使用極限的因素有多種，按類型可關(guān)注以下幾類：①因隨著生產(chǎn)需要的不同，對(duì)液體施加的壓力不斷交變，使液體壓強(qiáng)反復(fù)變化對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生沖擊，從而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)[2]；②因高溫液體本身的熱力作用導(dǎo)致管道材料分子劇烈運(yùn)動(dòng)，加速管道老化。

1.3 因腐蝕產(chǎn)生的管道缺陷

某些傳輸?shù)囊后w具有強(qiáng)腐蝕性，管道內(nèi)部的抗腐蝕物質(zhì)因流動(dòng)摩擦等影響被消磨，從而導(dǎo)致了腐蝕的產(chǎn)生，導(dǎo)致管道內(nèi)壁變薄造成的管道缺陷。因腐蝕產(chǎn)生的缺陷主要可以分為以下幾種：①牽扯腐蝕，由于離子的應(yīng)力作用對(duì)管道上的材料產(chǎn)生拉扯，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的流動(dòng)拉扯從而腐蝕管壁，造成管道缺陷；②化學(xué)腐蝕，由于液體與管道內(nèi)部的金屬物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生的管道缺陷。管道的腐蝕通常是由一點(diǎn)逐步擴(kuò)大到一定的范圍，具體表現(xiàn)為厚薄不一，受壓強(qiáng)作用容易產(chǎn)生破損。

2 壓力管道無損檢測(cè)

由于液體的高危性，定期對(duì)壓力管道開展檢測(cè)是確保工業(yè)活動(dòng)正常進(jìn)行的安全保障。要充分利用現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無損檢測(cè)，除非必要盡可能不對(duì)管道造成損壞，避免進(jìn)一步擴(kuò)大風(fēng)險(xiǎn)。在具體檢測(cè)過程中，要合理設(shè)計(jì)檢測(cè)方式，使用高精度的儀器，確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性。針對(duì)不同材質(zhì)、不同厚度的壓力管道，要充分確保選用的檢測(cè)技術(shù)合理，用高效經(jīng)濟(jì)的措施對(duì)其進(jìn)行精確的檢測(cè)，在檢測(cè)過程中要嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施檢測(cè)。

2.1 磁粉檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于鐵質(zhì)管道，可以借助磁力效應(yīng)用磁粉進(jìn)行精確檢測(cè)。磁粉檢測(cè)主要是以磁粉作為缺陷檢測(cè)儀器的成像介質(zhì)，先把磁粉施加到管道上，然后利用缺陷處磁場(chǎng)不均的現(xiàn)象進(jìn)行定位。磁粉檢測(cè)的精確程度可以把控在微米以內(nèi)，尤其是對(duì)于裂痕等有較為明顯的檢測(cè)效果。具體分為濕法和干法：濕法是將磁粉放入油、水等液體介質(zhì)中，然后將形成的磁粉液涂抹在管道上，但是由于管道過長(zhǎng)，一般不采用濕法檢測(cè)。干法是直接將磁粉施加在管道上，并采用特殊的磁化程序形成磁痕、干法較濕法更為便捷，常用于焊接部位的缺陷檢測(cè)。但要注意的是如果管道結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，就不適用磁粉檢測(cè)技術(shù)。另外對(duì)于不具有磁性的管道，也不應(yīng)該使用磁粉檢測(cè)[3]。

2.2 壓力管道滲透檢測(cè)技術(shù)

由于壓力管道具有不吸收液體的特性，可以使用滲透檢測(cè)進(jìn)行缺陷檢查。滲透檢測(cè)一般要使用滲透劑、清洗劑和顯像劑作為檢測(cè)材料。對(duì)于檢測(cè)材料要確保其濃度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于不符合要求的檢測(cè)材料應(yīng)予以報(bào)廢。若檢測(cè)對(duì)象為鎳基合金或奧氏體鋼等材質(zhì)的管道，必須要確定檢測(cè)試劑中的元素比例，確保不會(huì)對(duì)管道造成損壞。在檢測(cè)時(shí)，要確保檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)有充分的空間，確保檢測(cè)環(huán)境的干凈。由于管道本身存在附著物，應(yīng)在檢測(cè)前使用清洗劑對(duì)管道進(jìn)行清洗，以確保附著物不會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，然后再施加滲透劑進(jìn)行滲透。待檢測(cè)位置被滲透劑完全滲透以后，清洗掉多余的滲透劑，再進(jìn)行干燥處理。最后施加顯像劑，顯像劑施加過程中應(yīng)確保薄而均勻，不能反復(fù)施加。觀察過程中，要盡可能仔細(xì)和全面，對(duì)于不明顯的痕跡應(yīng)使用放大鏡等工具進(jìn)行觀察。當(dāng)出現(xiàn)操作有不合規(guī)范的情況出現(xiàn)時(shí)，要再次進(jìn)行滲透檢測(cè)，確保準(zhǔn)確性[4]。另外在檢測(cè)過程中，要注意由于檢測(cè)試劑為化學(xué)藥品，對(duì)人體和環(huán)境可能產(chǎn)生毒害作用，要切實(shí)做好防護(hù)工作，盡可能保證檢測(cè)過程安全有效。

2.3 壓力管道渦流檢測(cè)技術(shù)

壓力管道渦流檢測(cè)是通過將管道外側(cè)纏繞線圈，并利用電磁感應(yīng)的方式來進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦管道出現(xiàn)缺陷，線圈內(nèi)部的渦電流會(huì)產(chǎn)生變化，通過對(duì)渦電流變化的程度來分析管道的缺陷嚴(yán)重程度。針對(duì)于不同的管道結(jié)構(gòu)可以采用不同的線圈纏繞方式，如穿過式線圈、內(nèi)插式線圈等。在檢測(cè)過程中，一定要確定其信噪比符合要求，確定試樣監(jiān)測(cè)時(shí)的移動(dòng)速度和具體檢測(cè)對(duì)象的移動(dòng)速度保持一致，以免出現(xiàn)誤差。針對(duì)于合金類的管道，要分析是否需要磁飽和裝置進(jìn)行輔助，以提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性。由于渦流檢測(cè)的精確程度和檢測(cè)效率高，被廣泛應(yīng)用于壓力管道的檢測(cè)領(lǐng)域。

2.4 壓力管道超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)的原理是利用導(dǎo)波的方式對(duì)管道進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一般適用于碳素鋼或低合金鋼壓力管道。在具體檢測(cè)過程中，要使用特定的儀器沿著管道的某一個(gè)方向發(fā)送導(dǎo)波，導(dǎo)波會(huì)在管道的表面進(jìn)行傳播，一旦遇到發(fā)生缺陷的部位，導(dǎo)波會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的變化，從而監(jiān)測(cè)出缺陷部位。由于導(dǎo)波有穿透性，適合對(duì)厚度大的壓力管道進(jìn)行檢測(cè)，尤其是在應(yīng)對(duì)較大缺陷的部位，有極其良好的作用。對(duì)于儀器的選用，要合理選擇探頭，確保探頭的靈敏度和有效長(zhǎng)度符合實(shí)際需要，不能盲目進(jìn)行選擇，導(dǎo)致精度下降。在對(duì)壓力管道做檢測(cè)時(shí)，一般控制在2m以內(nèi)為最佳，分別用橫掃排除橫向的管道缺陷，再沿軸向進(jìn)行掃描，排除縱向的管道缺陷。超聲波檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)方式簡(jiǎn)單，對(duì)人體和環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生危害，是一種綠色環(huán)保的檢測(cè)方式。

2.5 壓力管道射線檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)技術(shù)主要針對(duì)管道的焊接部分進(jìn)行檢測(cè)，一般采用X射線或者γ射線進(jìn)行穿透檢測(cè)。在進(jìn)行具體檢測(cè)時(shí)，盡可能確保焊接頭在焊接結(jié)束冷卻24h后進(jìn)行，通過射線檢測(cè)在影片上的成像情況能準(zhǔn)確看到裂縫等缺陷的存在位置，精確地對(duì)裂縫的大小進(jìn)行測(cè)量[5]。然而如果針對(duì)特別厚的壓力管道，會(huì)影響射線的穿透能力。另外射線穿透監(jiān)測(cè)的要求多，步驟復(fù)雜，導(dǎo)致了該技術(shù)用于檢測(cè)費(fèi)用昂貴，且效率低下，一般僅適用于核心結(jié)構(gòu)的檢測(cè)。在具體的檢測(cè)過程中，檢測(cè)人員一定要做好相關(guān)的防護(hù)工作，盡可能避免射線對(duì)人體產(chǎn)生輻射。

3 壓力管道缺陷無損檢測(cè)的相關(guān)要求

3.1 定期檢測(cè)

針對(duì)于壓力管道的重要性，應(yīng)定期對(duì)壓力管道進(jìn)行科學(xué)合理的檢測(cè)。由于缺陷的產(chǎn)生是長(zhǎng)期性的，相關(guān)企業(yè)或部門應(yīng)制定充分的檢測(cè)計(jì)劃，定期對(duì)全部或部分管道進(jìn)行檢測(cè)，確保管道的完好性。對(duì)于檢測(cè)出缺陷的管道，要綜合分析缺陷的影響程度，采用對(duì)應(yīng)的解決措施，盡可能降低潛在的事故風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 科學(xué)合理

由于壓力管道的檢測(cè)技術(shù)具有多樣性，在選擇具體的檢測(cè)技術(shù)時(shí)，要充分考慮到是否符合實(shí)際需要，如在檢測(cè)普通的壓力管道時(shí)采用射線檢測(cè)，這不僅極大地影響了檢測(cè)效率，也提高了檢測(cè)成本。在進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)的操作過程中，要嚴(yán)格按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，若過程中出現(xiàn)誤操作，應(yīng)從新開展檢測(cè)步驟，核驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，確保不影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)于出現(xiàn)缺陷的管道部位，要采用多次檢測(cè)的方式，確保沒有誤檢。對(duì)于采用化學(xué)試劑或射線的檢測(cè)技術(shù)，要切實(shí)做好防護(hù)措施，防止污染和輻射對(duì)檢測(cè)人員或環(huán)境產(chǎn)生破壞。

3.3 經(jīng)濟(jì)高效

對(duì)于壓力管道的檢測(cè)還要遵循經(jīng)濟(jì)高效的原則，由于壓力管道一般鋪設(shè)的長(zhǎng)度長(zhǎng)、范圍廣，在檢測(cè)過程中必須考慮到經(jīng)濟(jì)和高效雙重原則。經(jīng)濟(jì)原則是初檢采用成本低的檢測(cè)方式，如果有疑似缺陷的管道部位存在，再采用工藝流程復(fù)雜，精準(zhǔn)度更高的檢測(cè)方式。高效的原則是要確保檢測(cè)過程中，盡可能無外界因素干擾檢測(cè)進(jìn)度，影響檢測(cè)效果，確保檢測(cè)的速度和效率。

4 結(jié)語

壓力管道一旦產(chǎn)生缺陷，安全隱患就會(huì)隨之而來，因此要切實(shí)做好壓力管道的無損檢測(cè)工作，確保液體運(yùn)輸?shù)陌踩院透咝?。在檢測(cè)過程中無損技術(shù)的使用，也是促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的有效措施，是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的切實(shí)體現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無損檢測(cè)技術(shù)也處于日新月異的狀態(tài)，因此要充分學(xué)習(xí)無損檢測(cè)技術(shù)，落實(shí)好無損檢測(cè)工作，從技術(shù)和制度兩個(gè)方面確保壓力管道的安全性能，為企業(yè)和行業(yè)的安全發(fā)展做出貢獻(xiàn)。